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第四节堤顶与边坡的防护
发布日期:2012-06-14 01:29信息来源:水利局浏览次数:字号:[ ]
  为了消除汛期风浪对堤顶和堤坡的冲刷险情,应对堤顶和堤坡未设坚固防护设施的堤段进行防护加固。
  一、堤顶防护
  1.堤顶路面
  
  对3级以上或高度大于6m的堤防,应考虑堤顶对风浪溅顶的抵抗能力,应结合交通要求修筑水泥混凝土或沥青混凝土路面。路面应与临水坡的护坡紧密连接。路面宽度可根据防汛与交通的需要定。路面应向两面倾斜,坡度以2%~3%为宜,以排除路面积水。
  2.堤顶防浪墙
  
  设防浪墙抵御风浪经济合理。其结构型式应选择混凝土或浆砌石型式。堤顶面以上墙的高度不宜大于1.2~1.5m,埋置深度应在50cm以上,形状尺寸可根据需要拟定,间隔20m左右设置变形缝。防浪墙应与堤身防渗体相连接。
  防浪墙应进行强度和稳定核算,可查阅有关挡土墙计算手册。
  汛期中损坏的防浪墙应按上述要求维修或重建。
  二、边坡防护
  (一)边坡防护的型式与选择
  1.灌砌石、浆砌石护坡以及干砌石护坡
  汛期遭受很大风浪袭击的大江大河大湖堤防应选用灌砌石或浆砌石护坡,其不仅坚固耐冲刷,而且具有消浪作用。
  干砌石的消浪作用好,但其整体性较差,抵御一般较大风浪的工程级别3级以上或堤高超过6m的堤防可采用干砌石护坡。其也可用于暴雨强度大堤段的背水坡护坡。
  2.混凝土护坡
  混凝土护坡抗冲刷能力强,但消浪作用差,抵御较大风浪的堤防可选用混凝土护坡。当在混凝土护坡面上设置数排混凝土消浪墩时,可抵御大风浪的袭击。
  3.模袋混凝土护坡
  
  遭受很大风浪袭击和较大流速水流冲刷的重要堤段,当地又缺乏块石资源,可选用模袋混凝土作为临水坡护坡。其抗风浪冲刷、水流淘刷的能力强。整体性好,强度高,且消浪作用好。
  4.草皮护坡
  通常可选用草皮作为背水坡护坡。不经常过水的季节性河流或临水坡前有较高、较宽滩地的一般性堤段可采用草皮作为临水坡护坡。
  5.其它护坡
  水泥土护坡消浪作用差,强度较低,耐久性也差,所以可供抵御一般风浪的一般堤段采用。干砌石框格内铺卵石护坡可用于背水坡护坡。
  (二)护坡构筑与修复的技术要求
  1.护坡垫层
  砌石型护坡、混凝土护坡与堤土之间应设置砂砾、碎石垫层,厚度约15cm左右。
  采用非织造土工织物(常称无纺布)作为隔离反滤层常常是经济合理的,并且施工简捷。但是土工织物规格的选取必须满足反滤准则与透水性准则要求。
  反滤准则为:
  粗粒土:O95≤d85 (2-15)
  粘粒土:O95≤210μm (2-16)
  式中
  O95为织物的等效孔径(mm),由干筛法求得;d85为被保护堤土的特征粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的85%;μm为长度单位,微米,即1×103μm=1mm。
  透水性准则为:
  以孔径和粒径表示: O90>d15 (2-17)
  以渗透系数表示: kg>10ks (2-18)
  式中
  O90为织物的有效孔径(mm),由于筛法求得;d15为被保护堤土的特征粒径(mm),小于该粒径的土重占总土重的15%;kg为土工织物的渗透系数(cm/s);ks为被保护堤土的渗透系数(cm/s)。
  所选用的土工织物必须同时满足上述两项准则。土工织物宜用300g/cm2左右的重量规格。
  此外织物隔离反滤层还需满足稳定要求:
  Kgs=fgs/tgα(2-19)
  Kgr=fgr/tgα(2-20)
  式中 Kgs、Kgr分别为织物与堤土、织物与护坡间的抗滑稳定安全系数;fgs、fgr分别为织物与堤土、织物与护坡间的摩擦系数。
  计算所得的Kgs和Kgr均不得低于堤防设计规范所规定的值。
  
  土工织物长边宜顺河铺设,宜用手提缝纫机缝合。如用搭接法,则搭接长度应大于30cm,上游侧搭在下游侧上面,上坡侧搭下坡侧上面。铺设中发生或发现破损,应作缝补或裁除处理。
  2.护坡厚度与防滑齿槽
  
  砌石护坡的厚度应不小于30cm,混凝土护坡的厚度应大于10cm。坡应在堤脚设置浆砌石防滑齿槽,深约90cm,厚约70cm。高度大于4m的堤防,应在浆砌石护坡或混凝土护坡中间适当位置增设防滑齿槽,其尺寸与堤脚齿槽相当或略小。
  3.护坡与堤顶的连接
  
  砌石型护坡、混凝土护坡在堤顶必须与防浪墙以分缝形式紧密贴合,缝内充填防水材料。未设防浪墙的堤防,护坡应与堤顶防溅路面紧密连接。否则应做牢固封顶,宽度1m。
  4.整体护坡的排水与分缝
  
  浆砌石护坡与现浇混凝土护坡应设置排水孔,孔径应大于5cm,间距2~3m,呈梅花形布置。此外还应设置变形缝。缝距根据当地气候、地质等条件选定,缝内充填防水材料。
  5.砌石构筑要求
  砌石护坡砌筑时,不得破坏垫层或反滤设施,并应自下而上错缝竖砌,大面朝下,紧靠密实,大块封边,表面严整。小石嵌缝应在工段完成后或远于工作面5m处进行,严禁出现通缝、叠砌、浮塞、小石集中充填、半坡起砌、架空等现象。
  6.浆砌与灌砌要求
  浆砌石护坡宜采用150#硅酸盐水泥砂浆,砂料宜用中细砂,应采用坐浆法砌筑,浆厚宜3~5cm,随铺浆随砌石,砌缝需用砂浆充填饱满,砌缝内砂浆应采用扁铁插捣密实,不得先堆砌石再用砂浆灌缝。勾缝宜采用200#水泥砂浆。砌筑完应使砌体表面湿润,做好养护工作。
  灌砌石护坡宜采用200#混凝土灌注,应灌透并用振捣器振密。
  7.模袋混凝土护坡的要求
  模袋混凝土护坡的厚度不小于15cm,一般可与堤岸防护一并使用。其抗滑稳定安全系数计算公式为(参见图2-12):
  Kcs=(L3+L2cosα)fcs/sinα (2-21)
  式中 Kcs为模袋与堤土间的抗滑稳定安全系数;fcs为模袋与堤土间的摩擦系数;α为堤坡角;L2、L3为长度(m)。
  算得Kcs不得小于1.5。
  采用如图2-13所示的抗滑措施可提高抗滑稳定性。充填混凝土的设计配合比见表2-6。
  图2-12 模袋滑动稳定分析示意图
  图2-13 模袋的一些补充抗滑措施
  表2-6 充填混凝土的设计配合比(南京水利科学研究院)
  配合比号水泥:砂:石估计水泥用量(kg/m3)备注
  11:2.56:2.09350以含气量5%,水灰比0.65计,325#普通硅酸盐水泥
  21:2.73:2.23335
  31:3.08:2.52308
  注:骨料最大粒径25mm,坍落度21±2cm,砂率0.55。
  8.草皮护坡要求
  草皮护坡应选用适宜当地生长的草种,应铺植均匀,草皮厚度应不小于3cm,并应加强养护,提高成活率。
  9.坡面排水要求
  
  如堤防地处暴雨强度较大地区,应在堤顶、堤坡设置排水沟系统。顺坡面的排水沟间距50~100m,沿堤轴线的集中排水沟,应设置在戗台内侧和堤脚附近。沟宽不小于30cm,以利于清淤,沟深50cm左右,可采用预制混凝土槽或浆砌石槽。
  (三)护坡的修复
  1.干砌石护坡
  
  干砌石护坡大多因原垫层级配不合理,块石间缝隙过大,在风浪冲击和淘刷下,垫层料流失导致护坡塌陷破坏。修复时应补充满足设计要求的垫层料,厚度不小于15cm。块石筑砌时应自下而上进行,且应使石块立砌紧密。对较大的三角缝,应采用小片石填塞嵌紧,防止松动,砌缝应交错压砌。修复后的干砌石护坡厚度应不小于30cm。
  2.浆砌石护坡
  
  应先补充垫层料,并将松动的石料拆除,用近似方形的块石坐浆砌筑。水泥砂浆用150#,个别不满浆的缝隙,再由缝口填浆后捣实,使砂浆饱满。对于较大的三角缝隙可用手锤嵌入碎石,砌石达到稳、紧、满的要求,缝口用200#水泥砂浆勾缝。
  当堤防高度大于4m时,为防止局部砌石破坏导致上部护坡的大块滑动、坍塌,可结合砌石修复,在坡面适当高度增设浆砌石防滑齿槽。
  3.混凝土护坡
  
  破损十分严重的混凝土护坡应拆除,先按设计要求补填砂石料垫层,重新浇筑200#混凝土护坡,厚度应大于10cm。略有破损的混凝土护坡,可将破损部位凿毛,清洗干净,然后用同标号或高一级标号的混凝土填补。如原来混凝土护坡厚度不够,需要加厚,可在混凝土板面上再浇加厚混凝土盖面,分缝、排水的设置应与原混凝土护坡同。
  (四)植树消浪
  
  临水侧堤脚3~5m以外,应尽量种植防浪林带,长江、淮河等大江大河及洞庭湖、鄱阳湖防浪林带宽约50m,应选择适合当地生长且耐水性好的树种,如柳树、水杉、垂柳等。


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